一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法技术

本发明专利技术属于光电智能识别目标定位技术领域，具体提供一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法,包括如下步骤：对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置；通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度；在水平方位角方向上逐步移动迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置。光电平台对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置；然后通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度；最后在水平方位角方向上逐步迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置。无需测距、无需较高硬件资源和无需高精度内外方位元素进行目标快速定位。无需高精度内外方位元素进行目标快速定位。无需高精度内外方位元素进行目标快速定位。

【技术实现步骤摘要】
一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法


[0001]本专利技术涉及光电智能识别目标定位
，具体提供一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的快速发展，光电设备在林草防火监控、重点区域入侵告警监控等安防领域的应用越来越广泛。在林区防火监测的过程中，对疑似目标火点的识别是首要步骤，但快速准确地确定出目标火点的位置是关键环节，可以为后续实施精确减灾及救援提供位置指示。
[0003]数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）作为地理信息系统数据库中最为重要的空间信息资料和赖以进行地形分析的核心数据系统，国家测绘部门将其作为国家空间数据基础设施建设的重要内容之一。随着全国多尺度DEM的相继建立，其正在科学研究、生产与国防建设中发挥越来越重要的作用。
[0004]目标定位的方式主要有三大类。第一类是传统的三角测量定位方式，通过测量光电平台和目标之间的距离和目标光线的水平俯仰方位角，然后再利用基于测距的三角测量算法进行目标定位。这类方式需要光电平台具有测距的功能。第二类是基于图像匹配的目标定位，通过对光电平台获取的实时数据进行校正，然后与预存的该地区的基准影像进行匹配校准，获取目标点位的地理位置。这类方式需要预存大量的高分辨率的基准影像，另外影像的校正和匹配校准需要较高的计算资源，对硬件的要求较高，限制了该方式的使用方式。第三类是基于共线方程的目标定位，该方式有较多限制，需要精确获取摄影机的内外方位元素且计算过程复杂，实时性较差。

技术实现思路

[0005]针对第一类是传统的三角测量定位方式，通过测量光电平台和目标之间的距离和目标光线的水平俯仰方位角，然后再利用基于测距的三角测量算法进行目标定位。这类方式需要光电平台具有测距的功能。第二类是基于图像匹配的目标定位，通过对光电平台获取的实时数据进行校正，然后与预存的该地区的基准影像进行匹配校准，获取目标点位的地理位置。这类方式需要预存大量的高分辨率的基准影像，另外影像的校正和匹配校准需要较高的计算资源，对硬件的要求较高，限制了该方式的使用方式。第三类是基于共线方程的目标定位，该方式有较多限制，需要精确获取摄影机的内外方位元素且计算过程复杂，实时性较差的问题，本专利技术提供一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法。
[0006]本专利技术技术方案提供一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，包括如下步骤：对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置；通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度；在水平方位角方向上逐步移动迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置。
[0007]进一步的，对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置的步骤之前包括：获取光电设备检校过程中光电设备最长焦和最广角时的视场大小及两者之间的中心偏差；记录光电设备安装校北过程确定的光电设备正北方向与真北方向的角度偏差，即零点偏差。
[0008]进一步的，对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置的步骤包括：在光电设备的日常监控过程中，发现疑似目标后，确定目标识别时刻的设备状态信息及目标在视频中的坐标，设备状态信息包括设备水平方位角、俯仰方位角、设备当前视场角度、设备分辨率。
[0009]进一步的，通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度的步骤包括：根据确定的设备状态信息及目标在视频中的坐标，计算出目标的水平方位角和俯仰方位角；根据确定的光电设备最长焦和最广角的视场大小，将水平和俯仰两方向的中心偏差归一化到当前目标角度中；采用零点偏差对当前目标角度进行纠正得到实际目标俯仰角。
[0010]进一步的，在水平方位角方向上逐步移动迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置的步骤包括：加载离线DEM数据，获取DEM数据的边界范围及内部高程值；设置光电设备的俯仰角不为90度，初始化俯仰角最小差值为180度，并设置目标是否找到标志；在真北方向方位角上用设定阈值趋近，每增加一次计算一次俯仰角，直至找到最佳的俯仰角确定目标的位置。
[0011]进一步的，在真北方向方位角上用设定阈值趋近，每增加一次计算一次俯仰角，直至找到最佳的俯仰角确定目标的位置的步骤包括：以当前设备目标位置为起点，在设备水平方位角上每次移动第一阈值距离，计算当前目标位置；使用双线性采样方法在离线DEM数据中计算当前目标位置高程值；计算目标位置高程值与设备安装平台高程的差值，记为高程差值；当高程差值符合要求时，计算高程差值与移动距离比值的反正切，即为当前目标俯仰角；计算当前目标俯仰角与实际目标俯仰角差值的绝对值；当绝对值小于设定的限差时，设置目标已找到标记；当前目标俯仰角与实际目标俯仰角的差值小于最小差值时，保存最小差值、目标位置及目标位置高程值。
[0012]进一步的，计算目标位置高程值与设备安装平台高程的差值的步骤之前包括：判断移动距离是否小于限值且光电设备平台位置在DEM边界范围内；若是，执行步骤：计算目标位置高程值与设备安装平台高程的差值；若否，结束。
[0013]进一步的，计算目标位置高程值与设备安装平台高程的差值，记为高程差值的步
骤之后包括：判断高程差值是否符合要求；若是，执行步骤：计算高程差值与移动距离比值的反正切，即为当前目标俯仰角；若否，执行步骤：以当前设备目标位置为起点，在设备水平方位角上每次移动第一阈值距离，计算当前目标的位置。
[0014]进一步的，计算当前目标俯仰角与实际目标俯仰角差值的绝对值的步骤之后包括：判断所述绝对值是否小于设定的限差；若是，设置目标已找到标记为是；若否，判断目标已找到标记是否存在；若是，结束，若否，执行步骤：以当前设备目标位置为起点，在设备水平方位角上每次移动第一阈值距离，计算当前目标的位置。
[0015]进一步的，设置目标已找到标记的步骤之后还包括：判断当前目标俯仰角与实际目标俯仰角的差值是否小于最小差值；若是，保存最小差值、目标位置及目标位置高程值;修改移动距离为第二阈值，且第二阈值小于第一阈值，重新计算目标位置及目标位置高程值；若否，执行步骤：修改移动距离为第二阈值，且第二阈值小于第一阈值，重新计算目标位置及目标位置高程值。
[0016]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：光电平台对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置；然后通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度；最后在水平方位角方向上逐步迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置。无需测距、无需较高硬件资源和无需高精度内外方位元素进行目标快速定位。
[0017]此外，本专利技术设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
[0018]由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，其特征在于，包括如下步骤：对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置；通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度；在水平方位角方向上逐步移动迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置。2.根据权利要求1所述的结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，其特征在于，对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置的步骤之前包括：获取光电设备检校过程中光电设备最长焦和最广角时的视场大小及两者之间的中心偏差；记录光电设备安装校北过程确定的光电设备正北方向与真北方向的角度偏差，即零点偏差。3.根据权利要求2所述的结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，其特征在于，对目标进行识别，并确定目标在视场中的位置的步骤包括：在光电设备的日常监控过程中，发现疑似目标后，确定目标识别时刻的设备状态信息及目标在视频中的坐标，设备状态信息包括设备水平方位角、俯仰方位角、设备当前视场角度、设备分辨率。4.根据权利要求3所述的结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，其特征在于，通过光电平台的水平俯仰方位角，计算目标的方位角度的步骤包括：根据确定的设备状态信息及目标在视频中的坐标，计算出目标的水平方位角和俯仰方位角；根据确定的光电设备最长焦和最广角的视场大小，将水平和俯仰两方向的中心偏差归一化到当前目标角度中；采用零点偏差对当前目标角度进行纠正得到实际目标俯仰角。5.根据权利要求4所述的结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，其特征在于，在水平方位角方向上逐步移动迭代，并结合DEM数据，计算目标的位置的步骤包括：加载离线DEM数据，获取DEM数据的边界范围及内部高程值；设置光电设备的俯仰角不为90度，初始化俯仰角最小差值为180度，并设置目标是否找到标志；在真北方向方位角上用设定阈值趋近，每增加一次计算一次俯仰角，直至找到最佳的俯仰角确定目标的位置。6.根据权利要求5所述的结合离线DEM和光电视频数据的目标定位方法，其特征在于，在真北方向方位角上用设定阈值趋近，每增加一次计算一次俯仰角，直至找到最佳的俯仰角确定目标的位置的步骤包括：以当前设备目标位置为起点，在设备水平方位角上每次移动第一阈值距离，计算当前目标位...

【专利技术属性】
技术研发人员：田长超，秦利超，赵建泉，王志社，邵文禹，
申请(专利权)人：济南和普威视光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：